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针对动车组的应急蓄电池箱的安全问题和轻量化设计要求，综合多个优化目标对其进行优化分析。将主要部件的厚度作为设计变量，以应急蓄电池箱的总质量和和恶劣工况下的应力最小为优化目标，以其第一阶固有频率为约束函数，使用Box-Behnken设计方法获取样本数据。利用样本数据建立低阶多项式响应面模型，结合第三代非支配排序遗传算法（NSGA-III）进行多目标优化。结果表明，相较于单一的响应面法或遗传算法，本文采用的响应面法与遗传算法结合的方式，使得优化后的参数更加合理，轻量化和安全性均得到了保障。